(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体より生成される再生光の互いに直交する偏光成分のそれぞれに対し、光源から生成される再生用参照光と干渉させ、互いに干渉の位相が異なる３つ以上の干渉光を前記それぞれの上記偏光成分に対して同時に生成する干渉光学系と、
前記干渉光を検出する検出器と、
前記検出器の出力から再生光に含まれる記録情報を復調する信号処理部と、を備えることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報再生装置において、前記信号処理部は、前記再生光の偏光角度を出力するものであることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光情報再生装置において、前記信号処理部は、前記再生光の強度もしくは再生用参照光に対する位相のうち少なくとも一方を出力するものであることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光情報再生装置において、前記信号処理部は、前記再生光の直交する前記偏光成分のそれぞれにつき、強度もしくは再生用参照光に対する位相のうち少なくとも一方を、出力するものであることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項５】
光情報記録媒体のほぼ同一箇所で、互いに対向する方向から２つの光束が集光されることによって、前記２つの光束の干渉により生じる定在波を記録する手段と、
前記２つの光束の少なくとも一方の偏光を多段階に変調する、線形な応答を示す偏光変調手段と、
を備え、
前記２つの光束は単一の光束を無偏光光分割手段によって分割することにより生成されるものであり、前記偏光変調手段は、前記単一の光束の偏光状態を変調するものである単一の偏光変調手段である
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光情報記録装置において、前記偏光変調手段は、電気光学変調器であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光情報記録装置において、前記偏光変調手段は、前記2つの光束が前記記録媒体中の集光される箇所において、互いに同一の方向に光電場が振動する直線偏光状態となるような変調を行う偏光変調手段であることを特徴とする光情報記録装置。
【請求項８】
請求項５に記載の光情報記録装置において、前記2つの光束の少なくとも一方の位相状態を変調する位相変調手段と、前記２つの光束の少なくとも一方の強度を変調する強度変調手段のうち、少なくとも一方を有し、前記偏光変調手段と、前記位相変調手段と前記強度変調手段の少なくとも一方とが同時に変調動作を行った状態の前記定在波が前記記録媒体に記録されることを特徴とする光情報記録装置。
【請求項９】
照射される光電場の振動方向とそれに垂直な方向とで互いに逆向きの屈折率変化を生じる記録媒体のほぼ同一箇所に、２つの光束を互いに対向する方向から集光させ、前記２つの光束は単一の光束を無偏光光分割手段によって分割することにより生成されるものであり、
前記２つの光束の偏光を多段階に変調する線形な応答を示す、前記単一の光束の偏光状態を変調するものである単一の偏光変調手段を用いて、前記２つの光束の干渉により生じる定在波を記録することを特徴とする情報記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置の記録容量の大容量化、転送速度の高速化に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、青色半導体レーザと、高NA対物レンズを用いるブルーレイディスクの製品化に至って、光学系の分解能としてはほぼ限界に達している。更なる大容量化とデータ転送速度の高速化を同時に実現する方法としては、多値記録が有力である。多値記録に関する技術としては、例えば特許文献１，特許文献２，特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６，特許文献７などに述べられている。
【０００３】
特許文献１，特許文献２，特許文献３、特許文献４、特許文献５では、記録媒体への照射される記録光のパワーに対して記録マークの反射率が連続的に変化する媒体を提供することにより、多値レベルでの記録を可能にしている。特許文献６では、所定のセル内における記録マークの長さと位置を変調することにより、反射光量分布のパターンによる多値記録を行う方式を提供している。
【０００４】
一方、特許文献７では、ページデータを記録するホログラムメモリにおいて、情報光の位相を多値記録することにより、記録容量の増大を図っている。この概要について図２５を用いて説明する。まず、データの記録時には、光源2501から出射されたレーザ光を空間光変調器2502によって変調し、これを記録媒体2503に入射することで情報を記録する。ここで、空間光変調器2502は図２6(a)のように多数のピクセルからなり、このうち中心部分を通過する光に対して各ピクセルに位相変調を行い、情報光とする。（図の白い部分は位相０、灰色部分は色の濃さに応じた位相変調、黒い部分は透過率０を表す。）周辺部分を通過する光に対しては無変調もしくは適当な位相変調を行い、参照光とする。このとき、情報光と参照光の干渉パターンが記録媒体2503に記録される。次に再生時には、空間光変調器2502において図26(b)のように空間光変調器の中心部分では変調を行わずにDC光とし、周辺部分については記録時と同じ変調を施して、それぞれの部分を通過したレーザ光を記録媒体に照射する。すると、参照光の照射によって情報光が生成され、これにDC光が重なった状態の光がイメージセンサ2504によって検出される。このとき、検出される光は情報光とDC光と干渉を起こしたものであり、情報光の各ピクセルはそれぞれの位相に対応した強度変調を受け、検出される。更に、上記DC光の位相を空間光変調器2502により一様に変化させ、同様の測定を行う。すると、情報光の各ピクセルにおけるDC光との位相関係が変化するため、異なった強度パターンの光がイメージセンサで検出される。このように、DC光の位相を０、π／２、π、３π／２の4種類の状態におけるイメージセンサ2504の出力を得ることにより、情報光の各ピクセルの位相値を得ることができる。また、特許文献７では、位相変調と併せて強度変調も行い、さらに多値度を高めている。
【０００５】
また、特許文献９では、ページデータを記録するホログラムメモリにおいて、偏光感応性の媒体を用いることにより、光の偏光状態を用いた多値記録と、多重記録を実現している。この概要を、図２７を用いて説明する。まず多値記録の場合について説明する。記録時には、光源から出射された光を無偏光ビームスプリッタ2701によって信号光と参照光に分岐し、信号光は空間光変調器2502を通過し、変調器のピクセル毎に所定の直線偏光とされ、記録媒体に照射される。参照光は変調されることなく直線偏光状態のまま信号光と同一箇所に記録媒体2503に照射される。次に再生時には、参照光のみを記録時と同一の偏光状態で記録媒体2503に照射する。すると、記録時の信号光と同一の偏光状態を持った光が記録媒体から出射される。この光は偏光ビームスプリッタ2702で分離され、それぞれCCDカメラ2703,2704で検出される。CCDカメラ2703,2704はピクセルごとの偏光状態のうちそれぞれp偏光成分とｓ偏光成分の大きさに応じた値を出力するため、ピクセル毎にこれらの大きさの比から偏光状態を推定する。したがって記録時に直線偏光状態を多段階に変調すれば、それらに応じた多段階の出力がピクセル毎に得られるため、多値情報の記録・再生が可能となる。次に多重記録の場合について説明する。多重記録の場合は、図２７において空間光変調器2502では従来と同様の強度変調を行い、信号光、参照光の偏光状態はビーム面内で一定（例えば信号光はｐ偏光、参照光はｓ偏光）のまま記録媒体2503に照射し、ホログラム記録を行う。次に、信号光の偏光を、図示しないλ/2などを用いて９０度変え（すなわちｓ偏光にして）、空間光変調器で別のデータ変調を行い、同一箇所にもう一度ホログラム記録を行う。そして再生時には、参照光のみを記録時と同一の偏光状態で照射する。すると、記録媒体からは、信号光がｐ偏光のときの状態と、ｓ偏光のときの状態が重ね合わさった光が出射される。このためこの光を偏光ビームスプリッタ2702でｐ偏光とｓ偏光に分離し、各偏光状態で記録した時のデータがそれぞれCCDカメラで検出される。すなわち、ｓ偏光状態とｐ偏光状態とを用いて、多重記録・再生が実現される。
【０００６】
一方、記録容量を高める別のアプローチとして、通常のＣＤやＤＶＤのような光ディスクと同じく、光を記録媒体上に回折限界近くまで集光し、対向する２つの光を同一箇所に集光することで、集光点付近での2つの光の干渉縞（定在波）を記録する方法が検討されている。（例えば非特許文献１、特許文献８参照）この方式では、面記録密度は従来の光ディスクと同程度である一方で、記録層の多層化が容易、多重記録が可能であって大容量化が容易であり、かつ干渉を記録する方式でありながら、ページデータホログラムのような厳しいトレランスが要求されず、実装が比較的容易であるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１８４６４９号公報（対応ＥＰ1235210Ａ）
【特許文献２】特開昭５８−２１５７３５号公報（対応ＧＢ2122408Ａ）
【特許文献３】特開平２−０６４９３２号公報
【特許文献４】特許第３５５９５９０号
【特許文献５】特開昭６１−２１１８３５号公報（対応ＵＳＰ4711815）
【特許文献６】特許第３０３３８６４号（対応ＵＳＰ55552321）
【特許文献７】特開２００８−３１０９２４号公報（対応ＵＳ2008/0310281）
【特許文献８】特開２００７−２２０２０６号公報（対応ＥＰ1986187Ａ）
【特許文献９】特許第４１０４７１８号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】R.R. Mcleod et al., “Microholographic multilayer optical disk data storage,” Appl． Opt., Vol. 44, 2005, pp.3197
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１，特許文献２，特許文献３、特許文献４、特許文献５においては、反射光量レベルの大きさによって多値データを判別するが、これは図２８のように、通常の光ディスクのように2値レベルで記録、再生する場合に比べて判別すべきレベルの差が近接し、実質的に信号レベルが低下するのと同じ状況になる。すなわち、多値度（多値レベルの数）に比例して信号のS/N比が低下するため、大幅な多値化は実質的に困難であるという本質的な問題がある。特許文献６においても、多数の検出器を用いて信号光を検出するため、各検出器当たりの光量が低下し、上記と同様にS/N比の不足によって多値度を大幅に増やすのは困難である。更に、多数の検出器と、それらの出力に対する複雑な信号処理が必要になることから、装置の複雑化、高コスト化が懸念される。
【００１０】
また、特許文献７では、記録された位相情報を読み出すために、１つの記録箇所に対して4回読出しを行う必要がある。さらに読み出しの度にDC光の位相を変える必要があり、この位相の切り替えも位相変調器の応答速度程度の時間を要するため、実質的なデータ読出し速度が（従来の強度変調を行う場合に比べて）大幅に低下してしまう。さらに、4回の読み出しの間に光源のパワーや、これに伴う記録媒体における散乱光が揺らぐため、位相値を推定するための4回の読み出しの値はそれぞれランダムな誤差を含む。これによって推定される位相値がゆらぐ。同様に、検出器のノイズも位相値のゆらぎの原因となる。この検出器に由来する位相ゆらぎは、検出される光強度レベルが十分大きければ問題とならない。上記DC光の強度が十分大きければ十分な光強度レベルを得ることが可能であるが、実際は検出器の飽和により入力可能な光量に制限があるため、十分な光強度レベルを得られない虞がある。以上の理由により、特許文献７に記載の方法では位相値のゆらぎが発生するため、位相の多値度を大幅に増やすのは実質的に困難である。
【００１１】
また、特許文献９の方法のうち、偏光状態による多値記録・再生の場合は、再生方法としてｐ偏光成分とｓ偏光成分の出力を合成する必要があるが、２つのCCDカメラで検出されたピクセル情報の対応を取るため、２つのCCDカメラの位置合わせを極めて精密に行う必要があり、実装が非常に難しいという問題がある。また、本方法では再生される光のｐ偏光とｓ偏光の位相差の情報を得ることができないため、例えば±４５度偏光を区別することができない。したがって偏光の変調範囲は直線偏光の０度（ｐ偏光）から９０度（ｓ偏光）の範囲に限られる。このため特許文献１等と同様の理由により、多値度を高めるとS/N比が不足するため、大幅な多値化が困難であると言う問題がある。また、偏光の多値変調には一般的に、液晶素子による空間光変調器が用いられるが、駆動電圧に対する応答が線型でないため、多値変調を精度良く行うことは、多値度が高くなるにつれ困難となる。また、多数のピクセルに対して個別に変調を行う構造のため、変調器のサイズ、コストが高くなる。
【００１２】
特許文献９の方法のうち、偏光状態による多重記録・再生の場合は、多値記録と同様に記録容量を増大させる利点を有するが、各偏光状態の記録を順次行う必要があるため、記録容量の増大に比例してデータの記録時間が増大してしまうという問題がある。
【００１３】
また、特許文献７、特許文献９の方法は、基本的にページデータホログラムであるがゆえに、光源の波長、記録媒体への入射角度などの装置の調整トレランスが厳しく、実現が容易でないという本質的な問題を孕んでいる。
【００１４】
また、特許文献８、非特許文献１の方法では、大容量化が容易である一方で、面記録密度が従来技術を上回らないことから、データ転送速度の向上が難しいという課題がある。また、一般に、これらの方法における信号光強度は微弱であり、特許文献１等と同様に、多値レベルで記録再生を行う場合に実質的に信号レベルが低下するため、著しくS/N比が不足する。従って多値レベルでの記録再生は実質的に困難である。
【００１５】
上記課題に鑑み、本発明の第一の目的は、高い記録密度の光情報記録媒体から高速な再生を行うことが可能な、光情報再生装置を提供することである。
【００１６】
また、本発明の第二の目的は、高い記録密度と高速な記録速度を両立することが可能な、光情報記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第一の目的を達成するために以下の手段を用いた。
（１）記録媒体より生成される再生光の互いに直交する偏光成分のそれぞれに対し、光源から生成される再生用参照光と干渉させ、互いに干渉の位相が異なる３つ以上の干渉光を前記それぞれの上記偏光成分に対して同時に生成し、これらの干渉光を検出器によって検出し、前記検出器の出力から再生光に含まれる記録情報を信号処理により復調した。
【００１８】
これにより、例えば±45°直線偏光の区別が可能となるため、従来の方法よりもより多値度の高い偏光変調の識別が可能となる。さらに高強度の再生用参照光と干渉させることにより、信号振幅の増幅も同時に行うことが可能であるため、多値度を高める際に問題となるＳ／Ｎ比の低下を避けることができ、多値度の高い再生信号であっても十分なＳ／Ｎ比で信号を再生することが可能となる。
（２）さらに、（１）における信号処理として、再生光の偏光角を出力するものとした。これにより、変調された偏光角と出力信号が線型な関係となるため、精度良く偏光角を識別することが可能となる。
（３）さらに、（２）における信号処理として、再生光の偏光角とともに、再生光の強度もしくは再生用参照光に対する位相のうち少なくとも一方を出力するものとした。これにより、より多値度の高い変調信号を識別することが可能になる。また、位相の出力は再生光の強度揺らぎであるレーザーノイズやディスクノイズによらない出力であるため、特に位相の多値変調の識別の精度を高くすることができる。
（４）別の方法として、（１）における信号処理は、前記再生光の直交する前記偏光成分のそれぞれにつき、強度もしくは再生用参照光に対する位相のうち少なくとも一方を、出力するものとした。これにより、偏光多重記録された記録媒体から多重化された各データを同時に再生することが可能であり、データ読み出し速度の向上が可能である。
【００１９】
本発明の第二の目的を達成するために下記の手段を用いた。
（５）光情報記録媒体のほぼ同一箇所で、互いに対向する方向から２つの光束が集光されることによって、前記２つの光束の干渉により生じる定在波を記録する手段と、前記２つの光束の少なくとも一方の偏光を多段階に変調する偏光変調手段を備えることとした。
【００２０】
これにより、変調手段として線型な応答を示す素子を使用することが可能となり、多値度の向上が可能となる。
【００２１】
なお、ほぼ同一箇所とは、２つの光束の干渉により、定在波を生成できる程度に光のガウシアン分布が重なっていれば良い。
（６）（５）において、前記偏光変調手段は、電気光学変調器とした。これにより、駆動電圧に対する偏光変調の大きさが線型な関係となるため、精度良く多値変調を行うことが可能となり、多値度の向上に寄与する。
（７）（５）の偏光変調手段として、前記2つの光束が前記記録媒体中の集光される箇所において、互いに同一の方向に光電場が振動する直線偏光状態となるような変調を行う偏光変調手段であるとした。
【００２２】
これにより、再生光の偏光角の所定の変調範囲を実現するために必要な、記録時の偏光角の変調範囲を小さくすることができ、偏光変調器の変調範囲が狭い場合でも十分に多値度の高い偏光変調を行うことが可能となる。
（８）（５）の手段において、前記２つの光束は単一の光束を無偏光光分割手段によって分割することにより生成されるものであり、前記偏光変調手段は、前記単一の光束の偏光状態を変調するものである単一の偏光変調手段であるとした。
【００２３】
これにより、２つの光束の偏光変調を１つの偏光変調手段で行うことが可能となり、装置の簡素化、小型化、低コスト化を実現することが可能である。
（９）（５）の手段において、さらに記録される定在波の位相変調と強度変調を同時に行った。これにより、光の偏光、位相、強度という３つの独立なパラメータを信号変調に用いるため、多値度を大幅に高めることが可能となり、記録密度とデータ転送速度の大幅な増大が可能である。
（１０）別の手段として、偏光状態を用いた多重記録を行った。より具体的には、光情報記録媒体のほぼ同一箇所で、互いに対向する方向から第一及び第二の光束が集光されることによって、前記２つの光束の干渉により生じる定在波を記録する手段を有し、変調としては位相変調と強度変調の少なくとも一方を行い、記録時の二光束の偏光状態を2通りに設定し、各設定においてそれぞれ位相変調と強度変調を行った。
これにより、記録密度の向上が可能となる。なお、多重記録の効果は、多値度を倍に増やすことと同等であり、位相・強度変調の多値度が高いほど効果記録密度増大の効果は大きい。
(１１)（１０）の記録において、2種類の偏光状態の設定による記録を同時に行うため、互いにインコヒーレントな２光束を合波した光束を２分割したものを記録に用いた。位相・強度変調はインコヒーレントな２成分のそれぞれに対して同時に行う。ここで上記の合波する光束が互いにインコヒーレントであるとは、これらの光束の位相関係が合波される時点で不定であるということを意味しており、多重記録される2種類のデータが互いに干渉しないために必要な条件である。これは多重記録される２つの定在波が独立に記録されるための条件である。このように記録を行うことで、記録密度、再生速度のみならず、記録速度も同時に高めることが可能である。
（１２）（１１）の手段において、インコヒーレントな２光束の生成手段として、単一の光源からの光束を分割し、光源のコヒーレンス長よりも十分大きな光路長差を伴って合波する構成を用いた。光源のコヒーレンス長とは、当該光源のからの光束を２分割、合波して干渉させる際に、干渉光の強め合い状態と弱め合い状態の強度差が、合波時の光路長差がゼロの場合に比べて半分になる光路長差を意味している。コヒーレンス長よりも十分大きな光路長差を伴って分割した２光束を合波すると、２光束間の位相関係が不定になり、インコヒーレントな状態で合波される。このような構成を用いることで、インコヒーレントな２光束を単一の光源で生成することが可能であり、低コストに多重・同時記録が可能となる。ここで、十分大きな光路長差とは、そのような光路長差を伴って重ね合わせられた２光束が互いに干渉しないような光路長差を意味する。
（１３）（１１）の手段において、インコヒーレントな２光束の別の生成手段として、同一波長で発振する、異なる２つの光源からの光束を用いた。これにより、簡素な構成で多重・同時記録が可能である。
（１４）（１０）の手段において、記録媒体として光束を反射するミラー面を設けるものを用いる場合には、ドライブ構成としては記録時の２光束を同一方向から入射する構成とした。従来技術においてこのような同一方向から入射する構成では、２光束の偏光状態が同一である必要があるため、同一方向から入射するためにビームスプリッタ等で合波する時点で必然的に光量の半分を失うため、光利用効率が低かった。これに対し本手段では２光束の偏光方向を直交させることが可能であるため、例えば偏光ビームスプリッタで合波することにより、上記の光量の損失を避けることができ、記録時の光利用効率を高めることが可能である。
【００２４】
また、上記再生装置を用いて、記録媒体に記録された情報を再生する方法、上記記録装置を用いて、情報を記録媒体に記録する情報記録方法についても、上記と同様の効果がある。
【発明の効果】
【００２５】
上記構成により、再生では、高いＳ／Ｎ比を保ったまま多値度の高い再生信号を得ることができ、記録では、線型な応答を示す素子を使用することが可能となり、多値度が向上するため、結果的に、高速高密度な記録再生を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の基本的な実施形態
【図２】偏光変調器の詳細を説明する図。
【図３】対向する２つの光束により定在波が生成されることを説明する図。
【図４】アゾベンゼン分子が光照射により配向することを説明する図
【図５】位相変調と光源の発光パターンの関係を表す図。
【図６】記録媒体中の信号光、参照光、サーボ光の様子を示す図。記録された定在波の位置によって再生光の位相が変調されることを説明する図。
【図７】偏光ビームスプリッタによって再生光と再生用参照光が合波される様子を説明する図。
【図８】偏光角を再生する信号処理回路のブロック図。
【図９】３つの干渉光を検出する場合の干渉光学系の図。
【図１０】本発明と従来技術における偏光角の再生信号シミュレーション結果。
【図１１】参照光の記録媒体からの透過光を信号光として用いる別の実施形態を示す図。
【図１２】偏光変調、強度変調、位相変調を行う別の実施形態を示す図。
【図１３】位相変調によって記録される定在波が変化することを説明する図。
【図１４】位相変調により記録された定在波から発生する再生光の位相が変化することを説明する図。
【図１５】偏光角、位相値、強度値を再生する信号処理回路のブロック図。
【図１６】位相変調と強度変調の再生信号シミュレーション結果。
【図１７】記録時の信号光と参照光の偏光状態を2通りに変化させて多重記録を行う別の実施形態の構成図。
【図１８】多重記録された位相・強度変調信号を再生する信号処理回路のブロック図。
【図１９】円偏光の信号光、参照光による定在波記録の原理を説明する図。
【図２０】多重記録された位相・強度変調信号の再生信号シミュレーション結果。
【図２１】多重記録を同時に行う別の実施形態の構成図。
【図２２】２つの光源を用いて多重記録を同時に行う別の実施形態を示す図。
【図２３】信号光・参照光を記録媒体の同一方向から入射する別の実施形態の構成図。
【図２４】信号光・参照光が記録媒体の同一方向から入射する場合の記録媒体中での信号光、参照光、サーボ光の様子を示す図。
【図２５】ページデータ記録ホログラムにおいて位相変調を行う従来技術の構成図。
【図２６】従来の実施例における記録時、再生時の空間光変調器による変調パターンを表す図。
【図２７】ページデータ記録ホログラムにおいて偏光変調または偏光多重記録を行う従来技術の構成図。
【図２８】従来技術において多値変調を行う際にＳ／Ｎ比が低下することを説明する図。
【図２９】本発明の装置の信号処理部の構成を示す図。
【図３０】本発明の差動検出器の構成を示す図。
【図３１】本発明の再生装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２７】
以下、図1を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
図１は本発明の基本的な実施形態である。まず記録時の動作について説明する。マイクロプロセッサ101からの指示により、ドライバ102は半導体レーザ103に対して後述するドライバ104による信号変調と同期したパルス状の駆動を行い、半導体レーザ10３をパルス発光させる。この光束はコリメートレンズ105によって平行光となり、λ／２板106を透過した後に偏光ビームスプリッタ107に入射する。偏光ビームスプリッタ107は分離面に入射するp偏光をほぼ100％透過し、s偏光をほぼ100％反射させる機能を有している。半導体レーザからの光束の偏光状態はｐ偏光となっており、また記録時にはλ／２板106の光学軸の方向は水平面に対して０度に設定されており、偏光ビームスプリッタ107においてすべての光束が透過する。次に光は偏光変調器108を通過し、前記半導体レーザ103のパルス発光と同期して駆動されるドライバ104によって偏光状態が変調された後、無偏光ビームスプリッタ109に入射し、透過光と反射光に分割される。ここで、透過光は偏光変調器で変調された偏光状態が保持され、反射光はミラーでの反射と同様に偏光方向が左右反転する。（なお、この偏光変化はｐ偏光とｓ偏光の間に１８０度の位相差が発生することと等価である。）この透過光（以後、信号光と呼ぶ）、反射光（以後、参照光と呼ぶ）が記録に用いられる。
【００２９】
偏光変調器においては、マイクロプロセッサ101から送られたユーザデータが符号化回路110によって多値データとして符号化され、これがドライバ104に送られて偏光変調器における変調信号となる。偏光変調器は入力された直線偏光の光を所定の直線偏光に変換するものであり、本実施例では電気光学素子を用いた図２のような構成となっている。変調器に入力されるｐ偏光の光は軸方向が水平偏光に対して２２．５度に設定されたλ/2板201を通過し、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を等しく含んだ４５度方向の直線偏光となる。この状態をジョーンズベクトルで表すと
【００３０】
【数１】
0005409479.tif 000002
【００３１】
となる。第一成分はｐ偏光成分、第二成分はｓ偏光成分を表す。次に光束は電気光学素子202を通過し、駆動電圧に応じたｐ偏光成分に対するｓ偏光成分の位相差φが発生する。ここで光束の偏光状態は
【００３２】
【数２】
0005409479.tif 000003
【００３３】
となる。最後に光束は軸方向が水平方向に対して４５度に設定されたλ/4板203を通過する。このときの偏光状態は
【００３４】
【数３】
0005409479.tif 000004
【００３５】
となり、電気光学素子202での位相変調φに応じて出力される光の直線偏光方向が変化し、偏光方向の変調が実現される。偏光の回転角は電気光学素子202での発生位相差φに対してφ/2(単位はラジアン)である。ここで重要なのは、電気光学素子の位相変調量と偏光の回転角とが厳密に線型な関係になっていることである。さらに電気光学素子の駆動電圧に対する位相変化もほぼ線型であるため、駆動電圧に対する偏光角の変化は線型な応答である。このことは、多値度が高い場合であっても制度よく変調を行うことが可能であることを意味している。本実施例では8値の変調とし、電気光学素子２０２で発生させる位相差φを0,±π/8,±π/4、±３π/8、π/2の8通りに変調し、ｐ偏光方向を０°として0°、±１１．２５°、±22.5°、±33.75°、４５°の８通りの直線偏光を発生させた。なお、偏光変調器としてはこの限りではなく、他に磁気光学素子などを用いてもよい。
【００３６】
なお、偏光変調器は信号光と参照光それぞれの光路中に挿入し、同一の偏光を行っても同一の偏光変調を実現できる。本実施例では光束を信号光と参照光に分割する前の状態で偏光変調を行い、偏光変調器の個数を最小限に抑え、光学系を簡素化することを図っている。
【００３７】
さて、信号光はビームサンプラ111（透過率９０％以上、反射率１０％以下）、リレーレンズ112を通過し、ガルバノミラー113で反射して対物レンズ114によって記録媒体115の中に集光される。一方、参照光はリレーレンズ116を通過し、ダイクロイックミラー117で反射して対物レンズ118によって記録媒体115の中に集光される。
【００３８】
信号光と参照光は記録媒体115において同一の場所に集光される。すると、図3に示すように光の進行方向が正反対で、同一方向に電場が振動する偏光状態である信号光、参照光の干渉により光強度分布において定在波（干渉縞）が発生する。信号光、参照光は集光点付近においてパワー密度が急激に高くなるため、図3(a)に示すように定在波が実質的に集光点の近傍に局在するような状態となる。記録媒体117は偏光感応性の媒体であり、この定在波の各位置における偏光状態と強度に応じて複屈折を生じ、干渉縞のパターンが媒体の複屈折の空間分布として記録される。
【００３９】
ここで、本発明の記録の原理について述べる。本発明で用いる偏光感応性の記録媒体は、照射される光の偏光方向を軸とした複屈折を生じる媒体である。具体例として側鎖にアゾベンゼンを有するアクリル系ポリマーが知られている。光照射される前の媒体の分子構造は、図4(a)のごとく各アゾベンゼン分子がランダムな方向を向いた状態になっており、光学的な異方性を有しない。この媒体に光を照射すると、図4（ｂ）のごとく各アゾベンゼンが照射光のエネルギーを吸収し、照射される光の偏光方向と垂直な方向に配向する。ここでアゾベンゼンは細長い形の分子であるため、長手方向とそれに垂直な方向とで屈折率が異なる。したがって光照射後の図４（ｂ）の状態の媒体は分子の配向方向とそれに垂直な方向とで異なる屈折率を有し、異方性を生じる。また、異方性の大きさは、配向される分子の数に比例するため、照射する光強度（エネルギー密度）に比例する。
【００４０】
ここで、上記のごとく図3に示されるような光の定在波が記録媒体上に発生する場合を考える。本実施例では照射される二光束は同一方向に振動する偏光状態となっている。（すなわち、例えば一方の光束が光の進行方向から見て４５度方向の偏光であれば、もう一方の光束の偏光は光の進行方向から見て−４５度となっている。）したがって発生する定在波も同一方向に振動する。このとき、定在波の振動方向（偏光方向）の屈折率は上記プロセスにより、図3(b)のごとく照射前の屈折率よりも大きな方向に、定在波の強度分布と同様に変調される。一方、定在波の振動方向と直交する方向の屈折率は、図3(b)のごとく照射前の屈折率よりも小さい方向に、定在波の強度分布と同様に記録される。なぜなら、記録前の屈折率は媒体の分子の長手方向の屈折率と短方向の屈折率の平均値であるため、配向により記録に用いる光の偏光方向の屈折率が増大すれば、それに垂直な方向の屈折率は減少するからである。ここで、このように記録された媒体に光を照射して信号を再生する場合を考える。このとき、照射される光の、記録時の定在波の振動方向の偏光成分と、これに直交する成分はそれぞれ図3(b)のような屈折率分布により散乱され、戻り光を生じる。この散乱光の電場は一般に、屈折率の変調量（すなわち、照射前の屈折率からの変化量）に比例することが知られている。ここで図3(b)より明らかなように、上記２つの偏光方向においては、屈折率の変調量はちょうど大きさが同じで符号が逆転したものとなっている。このことは、上記２つの偏光方向において、散乱光の位相がそれぞれπ異なることを意味している。散乱光は実際には照射光に対して反対方向にミラーで反射されるごとく発生するため、結局、散乱光は、照射光がミラーで反射され、かつλ／２板を透過するのと等価な状態になる。そして、記録時の照射光の偏光方向がこの仮想的なλ／２板の軸方向となる。従って、記録時の照射光の偏光方向を変調することで、再生時の戻り光（散乱光）の偏光方向が変調され、この戻り光の偏光方向を検出することで、記録情報の再生が可能になる。
【００４１】
ここで、発光パルスと偏光変調器104の変調について詳しく述べる。１つの偏光変調信号を記録媒体に記録する間、変調偏光は一定値であることが望ましい。そうでなければ1箇所に複数の異なる偏光方向に対応した干渉縞が記録されることになり、再生信号レベルの低下や再生信号の誤差を生じる原因となる。このため、図5のごとく、光源が発光状態である間に偏光変調器の変調位相を固定し、発光していない状態のときに次の変調位相へと切り替えればよい。
【００４２】
さて、図１に戻り、安定して記録動作を行うためのサーボ機構について説明する。半導体レーザ119は半導体レーザ103と異なる波長で発振する半導体レーザであり、マイクロプロセッサ101からの指示によりドライバ120によって駆動され、ｐ偏光の光束を出射する。（以後、この光束をサーボ光と呼ぶ。）本実施例で半導体レーザ103の波長を405nm、半導体レーザ119の波長を650nmとした。この光束はコリメータ121を通過して平行光となった後、偏光ビームスプリッタ122とλ／４板123を通過し、右円偏光となってダイクロイックミラーに117に入射する。ダイクロイックミラー117は波長405nmの光を反射し、650nmの光を透過する性質があり、これにより参照光とサーボ光が同軸とされる。サーボ光は、対物レンズ118によって記録媒体中115に形成されているサーボ面に集光される。（図6を参照のこと。）サーボ面は記録型のCD,DVDなどと同じようにグルーブ（溝）が形成されており、サーボ面からの反射光を4分割ディテクタ12４によって検出し、対物レンズアクチュエータにサーボ信号をフィードバックすることで、フォーカスサーボ、トラックサーボを行うことができる。本実施例ではフォーカスサーボとして非点収差法を、トラックサーボとしてプッシュプル法を採用した。このとき、参照光はサーボ光と同軸になっているため、記録媒体上での集光点の相対位置が保たれる。従って、リレーレンズ112,116を適切に設定し、サーボ面に対して一定の距離の平面内に干渉縞を記録することができる。また、リレーレンズを構成する一方のレンズを光軸方向に動かすことにより、参照光の集光点の光軸方向の位置が変わる。これにより、一様な記録媒体中に多層記録を行うことができる。なお、リレーレンズ112,116は各設定において記録媒体で発生する球面収差をキャンセルし、回折限界の集光が行われるように設計されている。
【００４３】
なお、本実施例では信号光、参照光生成のための半導体レーザ103とは別個にサーボ光生成のための光源を用いたが、これは本発明において必須の構成ではなく、例えば同一光源から信号光、参照光、サーボ光を生成してもよい。
【００４４】
一方、信号光は記録媒体115中で参照光と同一の集光点に集光される必要がある。このため、記録媒体114を透過した参照光を用いてサーボ駆動を行う。具体的には、記録媒体115を通過した参照光をビームサンプラで4分割ディテクタ125に導いて検出し、非点収差法によって対物レンズ114の光軸方向位置を制御し、ラジアル方向のプッシュプル法によって対物レンズ114のラジアル方向位置を制御し、タンジェンシャル方向のプッシュプル法によってガルバノミラー113のタンジェンシャル方向の角度を制御する。これにより、参照光と信号光の光束を完全に一致（進行方向のみ逆）させることができ、信号光の集光点を参照光の集光点と一致させることで効果的に定在波を発生させる。
【００４５】
次に、再生時の動作について説明する。半導体レーザ103はDC発光し、λ／２板106を通過して偏光ビームスプリッタ107に入射する。ここで再生時にはλ／２板106は光学軸方向が水平方向に対して２２．５度に設定されており、45度偏光となった光束のｐ偏光成分が偏光ビームスプリッタ107を透過し、ｓ成分が反射する。ｓ偏光状態の反射光は軸方位が22.5度のλ/2板１２６によって４５度偏光となり、偏光ビームスプリッタ１２７に入射する。以後、この光束を再生用参照光と呼ぶ。ｐ偏光状態の透過光は駆動電圧が印加されない状態（すなわち変調がなされない状態の）偏光変調器108を通過して無偏光ビームスプリッタ109に入射し、透過光と反射光に分割される。ここで再生時には透過光もしくは反射光いずれか一方のみを使用する。本実施例では反射光を使用するため、透過光は図示しないシャッタ等を用いて遮光する。上記反射光は記録時の参照光と同じ光路を辿り、記録時と同様に半導体レーザ1１９の光束によってサーボ制御された対物レンズ1１８によって記録媒体11５中に集光される。ここでもリレーレンズ１１６を適切に設定することで、所定の記録層上に参照光を集光させる。
【００４６】
ここで、記録時に定在波が記録媒体11５の屈折率変化として記録された場所に参照光が照射されると、周期的な屈折率変化によって反射光が生成される。そして記録時の偏光方向に対応した軸方位のλ/2板に相当する位相変化を受け、反射光は偏光変調される。以後、この反射光を再生光と呼ぶ。本実施例では記録時の参照光の偏光方向が0°、±１１．２５°、±22.5°、±33.75°、４５°の８通りに変調されていたため、再生光の偏光方向は0°、22.5°、４５°、６７．５°、９０°、１１２．５°、１３５°、１５７．５°の８通りに変調される。
【００４７】
再生光は記録媒体１１５に照射された光と逆の光路をたどり、無偏光ビームスプリッタ１０９に入射して透過光と反射光に分割されるが、再生には透過光のみを用いる。この透過光は上記の再生用参照光と異なる方向から偏光ビームスプリッタ1２７に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタ１２７はｐ偏光を透過してｓ偏光を反射するため、図7のごとく再生光のｐ偏光成分と再生用参照光のｓ偏光成分が同軸となって１つの光束（以後、第一の干渉光束と呼ぶ）となり、また再生光のｓ偏光成分と参照光のｐ偏光成分が同軸となってもうひとつの光束（以後、第二の干渉光束と呼ぶ）となる。これらの光束はそれぞれ検出光学系１２８、１２９に入射する。第一の干渉光束は無偏光ビームスプリッタ１３０によって透過光、反射光に2分割される。透過光は光学軸が水平方向に対して２２．５度に設定されたλ／２板13１を通過して偏光が45度回転し、ウォラストンプリズム13２によってｐ偏光成分とｓ偏光成分に分離される。分離された光束は差動検出器13３の２つのフォトダイオード13４、13５にそれぞれ入射し、強度の差に比例した電気信号が差動検出器13３から出力される。同様に、無偏光ハーフビームスプリッタ13０を反射した光束は、光学軸が水平方向に対して４５度に設定されたλ／４板13６を通過した後にウォラストンプリズム13７によって分離され、同様に差動検出器1３８で検出される。後で述べるように、ウォラストンプリズム１３２、１３７で分離された後の光束はいずれも再生光と再生用参照光とが干渉した干渉光であり、差動検出器13３,1３８の出力は干渉成分を抽出したものになっている。また、第二の干渉光束についても、干渉光学系１２８と同一の構成である干渉光学系１２９によって第一の干渉光束と同様に検出され、差動検出器１３９、１４０によって再生光と再生用参照光の干渉成分が出力される。
【００４８】
差動検出器１３３、１３８、１３９、１４０の出力はデジタル信号処理回路141に送られ、ここで再生光の偏光方向（偏光角）が再生信号として得られる。信号処理回路141のブロック図を図8に示す。差動検出器１３３、１３８、１３９、１４０の出力（それぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とする）は図示しないＡＤ変換器によってデジタル信号に変換された後、複素電場演算回路801に送られ、ここで再生光のｐ偏光成分、ｓ偏光成分それぞれについて（再生用参照光によって増幅された）振幅の大きさと、（再生用参照光を基準とした）位相が演算結果として出力される。すなわち、この演算結果により再生光の電場状態が特定される。これらの演算結果のうち位相の演算結果は符号判別回路802に送られる。ここでｐ偏光成分とｓ偏光成分の位相の大きさを比較することにより、ｐ偏光成分とｓ偏光成分が同位相であるか、逆位相であるかが判別され、同位相の場合は＋１が、逆位相の場合はー１が出力される。この判別により例えば±４５°偏光の区別が可能になる。最後に、ｐ偏光、ｓ偏光それぞれの振幅の大きさと、上記位相の判別結果が偏光角演算回路803に送られ、最終的に再生光の偏光の角度（偏光値）が出力される。
【００４９】
得られた偏光値は復号回路143に送られてユーザデータに変換され、マイクロプロセッサ101を通して上位装置144に送られる。
【００５０】
ここで、検出光学系131によって偏光変調信号を再生する原理について述べる。まず、検出光学系128の動作について述べる。検出光学系128に入射する光束は、ｐ偏光成分として再生光を、ｓ偏光成分として再生用参照光を含んでいるため、この偏光状態をジョーンズベクトルで表すと
【００５１】
【数４】
0005409479.tif 000005
【００５２】
となる。ここでEspは再生光のｐ成分の電場、Eｒは再生用参照光のｓ成分の電場である。また、このベクトルの第一成分はｐ偏光を、第二成分はｓ偏光を表す。この光束が無偏光ビームスプリッタ透過し、λ/2板133を通過した後のジョーンズベクトルは
【００５３】
【数５】
0005409479.tif 000006
【００５４】
となる。次にウォラストンプリズム134によってｐ偏光成分とｓ偏光成分に分離されるため、分離された光束の電場はそれぞれ
【００５５】
【数６】
0005409479.tif 000007
【００５６】
【数７】
0005409479.tif 000008
【００５７】
となり、再生光と再生用参照光の重ね合わせ、すなわち干渉光となっている。一方、無偏光ビームスプリッタ132を反射した光がλ/4板138を通過した後のジョーンズベクトルは
【００５８】
【数８】
0005409479.tif 000009
【００５９】
となる。次にウォラストンプリズム139によってｐ偏光成分とｓ偏光成分に分離されるため、分離された光束の電場はそれぞれ
【００６０】
【数９】
0005409479.tif 000010
【００６１】
【数１０】
0005409479.tif 000011
【００６２】
となり、やはり再生光と再生用参照光の重ね合わせ、すなわち干渉光となっている。従って4つの分岐光145,146,147,148の強度はそれぞれ、
【００６３】
【数１１】
0005409479.tif 000012
【００６４】
【数１２】
0005409479.tif 000013
【００６５】
【数１３】
0005409479.tif 000014
【００６６】
【数１４】
0005409479.tif 000015
【００６７】
となり、それぞれ第１項、第２項が再生光、再生用参照光の強度成分を表し、第3項が再生光と再生用参照光の干渉を表す項である。Δφｐは再生用参照光の位相を基準とした再生項のｐ成分の位相である。差動検出器135,140の出力はこれらの分岐光の強度の差分に比例するため、それぞれ
【００６８】
【数１５】
0005409479.tif 000016
【００６９】
【数１６】
0005409479.tif 000017
【００７０】
と表され、上記の干渉を表す項に比例した出力となっている。ηは検出器の変換効率である。
【００７１】
ここで、もう一方の検出光学系については、入力される第二の干渉光束の偏光状態が
【００７２】
【数１７】
0005409479.tif 000018
【００７３】
と表される。Erは再生用参照光のｐ偏光成分、Eｓsは再生光のｓ偏光成分である。ここで、再生用参照光は４５°偏光状態で偏光ビームスプリッタ130に入射するため、ｐ偏光成分とｓ偏光成分が（位相も含め）等しく、同じ文字Eｒを用いて表している。干渉光学系の構成は干渉光学系と全く同一であるため、上記と同様に、干渉光学系内部の差動検出器の出力はそれぞれ
【００７４】
【数１８】
0005409479.tif 000019
【００７５】
【数１９】
0005409479.tif 000020
【００７６】
と表される。Δφｓは再生用参照光の位相を基準とした再生項のｓ偏光成分の位相である。
【００７７】
なお、本実施例では検出光学系において４つの干渉光の強度から位相値を推定したが、干渉光強度を決めるパラメータは(1)信号光強度,(2) 再生用参照光強度,(3)信号光と再生用参照光の位相差、の３つであるため、原理的には３つの異なる位相の干渉光強度を検出することにより、上記と同様に再生光電場の強度、位相を推定可能である。たとえば第一の光束を検出する検出光学系１28の代わりに、図９に示す検出光学系９００を用いる。ここでは、入射光束を無偏光ビームスプリッタ９０１、９０２によって3つに分割し、そのうち１つの光束はｓ偏光がｐ偏光に対して120度の位相差を生じる位相板９０３を, 別の光束にはｓ偏光がｐ偏光に対して240度の位相差を生じる位相板９０４を通過させ、３つの光束のいずれも45度偏光のみを透過する偏光子９０５、９０６、９０７を透過し、検出器９０８、９０９、９１０によって検出する。これらの検出器の出力は
【００７８】
【数２０】
0005409479.tif 000021
【００７９】
【数２１】
0005409479.tif 000022
【００８０】
【数２２】
0005409479.tif 000023
【００８１】
と表される（検出器の変換効率は省略）。これらの出力から、下記の演算を行うことにより再生光のｐ偏光成分の電場の大きさ、位相をそれぞれ推定できる。
【００８２】
【数２３】
0005409479.tif 000024
【００８３】
【数２４】
0005409479.tif 000025
【００８４】
第二の干渉光束についても全く同様に行うことで、結果的に再生光の複素振幅を特定することができ、偏光角を再生可能である。
【００８５】
上記は、３つの異なる位相の干渉光強度を検出する例を説明したが、このように、位相、偏光を調整するようにして、４つ、５つなどの、３つ以上の複数の位相の干渉光強度を検出することができる。
【００８６】
ここで、本発明により従来（特許文献９）よりも多値度の高い偏光変調信号の記録・再生が可能であることについて説明する。まず、本発明における出力Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、参照光の電場の絶対値が乗算された形になっている。従って参照光の強度を高めることにより出力信号レベルを高くすることができ、検出器のアンプノイズに対して高いS/N比を確保でき、多値レベルの識別が容易になるため、多値度を高めることができる。また、本方式は再生光ｐ偏光成分、ｓ偏光成分の位相を検出することができるため、例えば＋４５°偏光と−４５°偏光を識別することが可能である。したがって任意の直線偏光を識別することが可能であり、従来０°から９０°の範囲までの偏光変調に比べ、偏光変調の範囲が２倍になり、原理的に多値度をさらに高めることが可能となる。なお、本実施例では直線偏光の場合について扱ったが、本実施例の再生方法によれば、任意の偏光状態を識別することが可能である。
【００８７】
図１０(a)は本実施例の再生信号のシミュレーション結果を示したものである。横軸は時間、縦軸は再生された直線偏光の偏光角を表している。再生された偏光角は変調時の偏光角０°、２２．５°、４５°、６７．５°、９０°、１１２．５°、１３５°、１５７．５°の８値に近い値となっており、識別誤差を生じることなく正しく偏光角を再生することができる。これに対し、本実施例と同一の再生光に対し、特許文献９のごとく、ｐ偏光とｓ偏光成分の強度のみを測定して偏光角を再生する場合の再生信号のシミュレーション結果を図10(b)に示す。この場合、上述のように例えば±４５°偏光を区別できないために、再生される偏光角は０°から９０°の範囲に限定されてしまっている。また、再生信号レベルが微弱であるために、再生信号の誤差が大きく、再生される偏光角に識別エラーが生じて正しく偏光角の再生を行うことができない。本発明の方法では信号が微弱であっても参照光の強度を大きくとることで信号レベルの増強を図ることができ、これにより図10(a)のように微弱な再生信号であっても十分にノイズを抑圧することが可能である。
【００８８】
なお、本実施例では記録時に、半導体レーザ103からの光束を分岐して信号光、参照光を生成して記録媒体の反対側から入射する構成としたが、信号光、参照光の生成方法や、それらの入射方法はこの限りではない。たとえば図11のように、記録媒体に最初に入射する光束を参照光とし、記録媒体を透過した参照光を信号光としてもよい。この場合、信号光はミラー1101で反射して同じ光路を逆に辿り、再び記録媒体に入射して参照光と干渉する。また、特許文献８のごとく、信号光と参照光を同軸にして同一方向から記録媒体に入射し、一方の光を記録媒体の裏面に構成されるミラー面で片方の光束を反射させ、同一の集光点に反対方向から集光させる構成としてもよい。
【００８９】
本実施例においては偏光変調として信号光と参照光を同一方向に振動する直線偏光としたが、変調方法はこの限りではない。例えば特許文献９のごとく、参照光の偏光を固定し、信号光の偏光のみを変調しても同様に偏光情報の記録・再生が可能である。ただし、本実施例の偏光変調は特許文献９に比べ、再生時に同一の偏光状態を得るための記録時の偏光回転量が半分であるため、位相変調器202での位相変調量が限られている場合などに有効である。
【００９０】
なお、本実施例は記録媒体へのデータ記録、再生のいずれも可能であるが、構成の一部を使用して再生装置とすることももちろん可能である。より具体的には図３１のごとく、図１の構成より、偏光変調器１０８とそのドライバ１０４、ビームサンプラ１１１、リレーレンズ１１２、ガルバノミラー１１３、対物レンズ１１４、4分割ディテクタ１２５など、記録時のみに使用する構成要素を省略すればよい。
【実施例２】
【００９１】
本実施例は、実施例１における偏光変調に加え、信号光の位相、強度を変調することにより更なる多値度の増大を狙ったものである。全体の構成図を図１２に示す。この場合、記録時に符号化回路110によってドライバ104への変調信号とともにドライバ102,1202への変調信号が生成される。半導体レーザ103はドライバ102によって変調信号に応じた発光強度の変調がなされ、位相変調器1202はドライバ1201によって透過する信号光の位相を変調する。（なお、半導体レーザ103は実施例１と同様にパルス発光しているため、パルスのピーク強度の大きさが変調されている。）本実施例では半導体レーザ103の強度変調を強度比が1:2の２値に、位相変調器1202の位相変調を０、π／４、π／２、３π／４、π、５π／４、３π／２、７π／４の8値とした。さらに、位相変調においては、後述する安定した再生信号の取得のために、差分符号化を行う。すなわち、ある変調位相の値と直前の変調位相の差を記録信号とする。他の動作は基本的に実施例１と同一である。
【００９２】
上記のごとく変調された信号光、参照光は実施例１と同様に記録媒体115に集光され、両者の干渉による定在波の強度分布が屈折率変化として記録される。ここで信号光が位相変調をなされている場合、定在波の強め合いの位置（位相）の変化として変調された位相値が記録される。図１３は信号光、参照光の集光箇所における定在波の２次元強度分布を示したものである。横方向が信号光、参照光の光軸方向、縦方向がそれに垂直な（任意の）方向であり、色の濃い部分ほど強度が大きい。図１３上部の強度分布は位相変調が０の場合であり、図１３の下部は位相変調が２πΔl／λ（λは信号光、参照光の波長）、すなわち位相変調器1202によって光路長がΔlだけ変調されている場合の強度分布である。図１３に示すように、光路長の変調Δlに対し、定在波のピーク位置がΔl／２だけシフトする。このような強度分布が媒体の屈折率変化として記録されたものに対して、光を照射すると、図１４（ｂ）のごとく、光軸方向の位置がΔｌ／２だけ変化したミラーで光が反射されるのとまったく同様に、図１４（a）のごとく再生光に光路長変調Δｌがなされる。したがって記録時の変調された位相が、再生光の位相として再生される。
【００９３】
ここで重要なことは、変調される光路長(位相)と記録される定在波のピーク位置のシフト量とが、厳密に線型な関係になっており、その比例係数は記録媒体や光学系によらないということである。特許文献１などの従来の多値記録方式では、光強度などの変調レベルに対する記録媒体の応答が線型でない、もしくは比例係数が媒体や光学系に依存するために、精度良く多値レベルを記録することが難しかった。これに対して本発明の方式においては、上記のごとく変調量が極めて精度良く記録状態に反映されるため、簡易で高精度な記録が可能となり、その結果容易に多値度を高めることができる。
【００９４】
なお、上記では、８値の位相変調を行う例を示したが、これに限られないことは、言うまでもない。
【００９５】
また、強度変調に関しては、半導体レーザ103の強度に比例して上記の定在波の強度分布が一様に変化するため、記録媒体の屈折率変化の大きさとして記録される。このため再生時には、再生光の強度として再生される。
【００９６】
次に、再生時の動作について説明する。検出光学系128,129によって４つの差動信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が生成されるまでは実施例１と全く同様である。本実施例での信号処理回路141のブロック図を図１５に示す。実施例１と同様に、複素電場演算回路801により再生光の電場振幅が特定されているため、偏光角のみならず、位相と強度を推定することが可能となっている。位相値に関しては位相推定回路1501において、ｐ偏光、ｓ偏光それぞれの位相値φ１、φ２と、偏光角の推定値ｐより、下記の表1に従い推定値が出力される。
【００９７】
【表１】
0005409479.tif 000026
【００９８】
また、強度値は強度推定回路1502において、ｐ偏光、ｓ偏光それぞれの振幅の大きさの二乗を加算したものとして得られる。
【００９９】
上記の信号処理回路の出力は復号回路143に送られ、信号処理回路141で得られた偏光角、位相値、強度値よりユーザデータが復号される。ここで、位相値については直前の位相推定値との差分に基づき復号される。出力されたユーザデータはマイクロプロセッサ101を通して上位装置144に送られる。
【０１００】
ここで差分符号化について詳しく述べる。信号処理回路によって得られた位相φは、実際は変調位相以外の成分を含んでおり、正確には
【０１０１】
【数２５】
0005409479.tif 000027
【０１０２】
と表される。ここでφｓは位相変調器で変調された位相、φｒ１は記録された時点における信号光と参照光の光路長差（位相変調分は除く）に対応する位相差、φｒ２は再生時における再生光と再生用参照光の光路長差（位相変調分は除く）に対応する位相差、である。φｒ１、φｒ２はそれぞれ、主に記録時と再生時の記録媒体の面ぶれ（光軸方向の変移、100μｍオーダ）によって発生する。そして、これらは時刻とともに変動する。しかし、本発明においては面ぶれの速度が数10kHz〜数100kHz程度であるのに対し、データは数10MHz〜数100MHｚで書き込まれるため、隣接する書き込み位置（シンボル）ではφｒ１、φｒ２はほぼ一定である。従って隣接シンボル間の差を復号信号とすることにより、上記の不要な位相成分φｒ１、φｒ２の影響を受けることなく信号を再生することができる。
【０１０３】
ここで、本発明の位相検出方法により従来に比べて高いS／N比を得られることについて説明する。一般に、光情報再生装置においては、主な再生信号のノイズは、レーザーノイズ、ディスクノイズ、検出器ノイズ（アンプノイズ）、ショットノイズに分類される。（ページデータのホログラムメモリにおいては更に散乱光のノイズが問題となる。）特許文献１やCD,DVDなどの市販の光ディスクなど、ほとんどの従来技術においては、再生時に記録媒体から反射される光強度の変化を信号として読み取る。このため、光源の発光強度の揺らぎであるレーザーノイズは再生信号にノイズとして加算され、S／N比低下の原因となりうる。また、特許文献７についても既に述べたように、4通りの出力から位相値を得る際にレーザーノイズが位相値の誤差を生ずる。これに対し、本実施例において得られる位相値の再生信号は、光源の強度に無関係な出力であるため、レーザーノイズの影響を受けない。ここで重要なことは、4つの分岐光が同時に生成され、差動検出器の出力が（時間的に）同時に得られていることである。これにより、再生光や再生用参照光の強度が変動したとしても、分岐光が一様に変動するため、位相値を出力する演算において上記の強度変動を常にキャンセルし、レーザーノイズの影響を受けない出力となる。次に、ディスクノイズは記録媒体の反射率のゆらぎであり、記録媒体から反射される光強度の変化を信号として読み取る方式に対しては、レーザーノイズと同様に揺らぎ成分となる。しかし本発明では、レーザーノイズの場合と同様にキャンセルされ、ディスクノイズの影響が抑圧される。検出器ノイズは、検出される光に関係なく検出器が持つノイズであり、記録媒体の反射率が小さいなどの原因により、検出される光の光量が小さいときに問題となる。これに対し、本発明では再生用参照光の光量を十分大きくすることで検出器ノイズの影響を抑圧することができる。なぜなら、検出器ノイズは差動検出器の出力信号に加算される形で現れるが、（検出器ノイズを除いた）差動検出器の出力信号の大きさは再生用参照光の電場の絶対値に比例するため、再生用参照光の強度を大きくすることで検出器ノイズの大きさを相対的に小さくすることが可能となるからである。なお、本実施例では、差動検出器は図３０のように、２つのフォトダイオードに入射した分岐光による光電流の差が、トランスインピーダンスアンプ３００１によって電流‐電圧変換される、電流差動型の構成となっている。本構成により、十分な出力レベルを得るために再生用参照光の強度を高めた場合でも、再生用参照光自身の強度による光電流は２つのフォトダイオードで等しく、キャンセルされるため、トランスインピーダンスアンプでの飽和が起きないため、十分な出力信号レベルを得ることができ、効果的にアンプノイズの相対的な大きさを抑圧することができる。また、上記の差動検出器の構成においては、フォトダイオード２つにつきトランスインピーダンス１つが対応するため、通常のディテクタのごとくフォトダイオードの光電流をトランスインピーダンスで電流―電圧変換した出力を4つ用いて演算を行うよりも検出器ノイズを３dＢ低減することができ、この点においてもアンプノイズの抑圧に効果的である。
【０１０４】
このように、本実施例の再生方法は原理的に除去が難しいショットノイズ以外のノイズに対して十分な抑圧効果があり、従来技術に比べて大幅なS／Ｎ比の向上が可能となるため、多値度を大幅に高めることが可能となり、記録媒体へのデータ記録容量と転送速度を劇的に高めることが可能となる。
【０１０５】
図１６は本実施例のうち位相値、強度値の再生信号のシミュレーション結果である。図は複素平面状に再生された光電場が信号点として配置されており、各点の絶対値が強度値の平方根、偏角が位相値となっている。いずれの信号点も変調信号を精度良く復調しており、正確に再生信号が得られることがわかる。また、これら位相値、強度値とともに、図１０に示されるような偏光角も同時に再生される。
【０１０６】
なお、本実施例では偏光角に加え、位相と強度を同時に変調したが、位相変調あるいは強度変調の一方のみを行っても構わない。また、位相変調値と強度変調値に相関があってもよく、例えばＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のように、変調される電場複素振幅が複素平面状において格子点状に配置されるような変調であっても構わない。ＱＡＭは電場複素振幅の実部成分と虚部成分を独立に変調する方式であるが、上記のように位相変調値と強度変調値が相関を持った位相・強度変調と捉えることができる。
【０１０７】
本実施例の場合も実施例1と同様、構成の一部を使用して再生装置とすることも可能である。具体的には図２８のごとく、図１の構成より、偏光変調器１０８とそのドライバ１０４、位相変調器1202とそのドライバ1201、ビームサンプラ１１１、リレーレンズ１１２、ガルバノミラー１１３、対物レンズ１１４、4分割ディテクタ１２５など、記録時のみに使用する構成要素を省略すればよい。
【実施例３】
【０１０８】
本実施例は、記録時の偏光状態を２通りに変化させることにより、多重記録を実現するものである。本実施例の構成図を図１７に示す。まず記録時の動作について説明する。基本的な動作は実施例２と同一であるが、信号変調として偏光変調は行わず、位相変調と強度変調のみを行う。ここで、軸方位が４５°のλ／４板1701,1702を用いて、信号光、参照光の偏光状態としてはそれぞれ、光の進行方向から見たときに右円偏光、左円偏光となって記録媒体115に入射するように設定されている。この偏光状態において記録媒体に、実施例１、２と同様に信号光、参照光の干渉光が記録される。（以後、この動作を第一の記録と呼ぶ。）その後、λ／４板1701、1702の軸方位をそれぞれ９０°ずつ変化させ、記録媒体に集光される信号光、参照光の偏光状態をそれぞれ（光の進行方向から見たときに）左円偏光、右円偏光とする。この偏光状態において記録媒体115に再度信号光、参照光の干渉光を記録する。（以後、この動作を第二の記録と呼ぶ。）このとき、１度目の偏光状態の設定において記録した場所と同一の場所に重ねて記録する。すなわち、多重記録を行う。
【０１０９】
再生時の動作としては、実施例１、２、と同様に、参照光と信号光いずれか一方の光路より記録媒体に光束を照射し、反射光を検出光学系128,129で検出する。（本実施例では参照光の光路を用いる。）ここで、λ／4板1702の軸方位を０度に設定し、記録媒体にはｐ偏光（すなわち、右円偏光と左円偏光の重ね合わせ）の光が照射されるようにする。すると、照射光の右円偏光成分は前記第一の記録により記録された干渉縞に応じて反射され、右円偏光の再生光が生成される。同様にして照射光の左円偏光成分は、前記第二の記録により記録された干渉縞に応じて反射され、左円偏光の再生光が生成される。これらの右円偏光と左円偏光の再生光は同軸となって上記照射光と逆の光路を辿る。ここでλ／４板１７０２を通過するため、右円偏光は＋４５°直線偏光に、左円偏光はー４５°直線偏光となる。さらに偏光ビームスプリッタ127に入射する直前に軸方位が２２.5°のλ／２板1703を通過し、再生光のうち記録媒体115から出射された時点で右円偏光成分だったものはｐ偏光に、左円偏光成分だったものはｓ偏光に変換された状態で偏光ビームスプリッタ127に入射する。その後再生光は実施例１、２と同様に＋４５°直線偏光の参照光と合波され、検出光学系128,129によって信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が出力される。ここで、図７のように再生光のｐ偏光成分は検出光学系128へ、ｓ偏光成分は検出光学系129へ導かれるため、Ｄ１，Ｄ２は第一の記録によって記録された信号が復調されたものになっており、Ｄ３，Ｄ４は同様に第二の記録によって記録された信号が復調されたものになっている。これらの出力信号は信号処理回路141に送られる。ここで信号処理回路１４１のブロック図は図１８のようになっており、Ｄ１，Ｄ２より第一の記録によって記録された強度値、位相値がそれぞれ推定され、
同様にＤ３，Ｄ４より第二の記録によって記録された強度値、位相値がそれぞれ推定される。これらの推定値より復号回路143によりユーザデータが復号される。
【０１１０】
ここで上記の多重記録、再生の原理を説明する。例として上記第一の記録の場合を考える。記録媒体中での信号光、参照光の定在波は、実施例１、実施例２の場合と異なり、光軸方向のいずれの場所でも同じ振幅の大きさを持ち、また定在波の振動の方向が図１９に示すように、光軸方向の位置によって連続的に変化する。（図中の振動方向を表す矢印は、実際には光軸に垂直な面内の振動方向を表している。）これに伴い、記録媒体中のアゾベンゼン分子の配向は光軸方向の位置によって連続的に変化し、その周期はλ／２nとなる。（λは信号光、参照光の波長、nは記録媒体115の平均屈折率）この構造は、液晶分子の配向がらせん状に変化するコレステリック液晶と全く同一である。このようなコレステリック結晶においては、らせんのピッチの2倍の波長の光が入射するとき、らせんと反対方向に回転する円偏光の場合は同一の偏光状態の反射光が発生し、らせんと同一方向に回転する円偏光の場合にはほぼ100％透過するという性質が知られている。（例えばＳ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ著、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ」，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ、1992年、ｐ２４３―２４５を参照のこと。）したがって本発明において記録された記録媒体も全く同様の性質を示すため、参照光が入射した方向から直線偏光の光が入射すると、直線偏光の右円偏光成分のみが記録された定在波に応じて右円偏光の反射光を発生させ、左円偏光成分は反射光を生じずにほぼ100％透過する。ここで、第二の記録を行うと、今度はらせんの方向が逆向きのコレステリック液晶に相当するアゾベンゼン分子の配向が発生する。この配向により、今度は左円偏光が選択的に反射されるが、この配向による右円偏光の反射は発生しない。したがって、第一の記録と第二の記録を行った後に直線偏光の光を記録媒体に照射すると、第一の記録に応じて右円偏光成分が、第二の記録に応じて左円偏光成分がそれぞれ偏光状態を保持したまま反射される。さらに、記録時の強度変調は、配向するアゾベンゼン分子の数に対応するため、再生時の反射率の大きさとして変調される。また、記録時の位相変調は、上記のらせん構造の光軸方向の位置として記録されるため、実施例２と全く同様に、再生光の位相変化として再生される。
【０１１１】
本実施例の再生信号のシミュレーション結果を図２０に示す。図２０（a）はＤ１，Ｄ２の出力から得られた電場の複素振幅（第一の記録に対応）を、図２０（b）はＤ３，Ｄ４の出力から得られた電場の複素振幅（第二の記録に対応）をそれぞれ表している。それぞれ変調状態に近い値が得られ、識別誤差がほとんどないことから、第一の記録と第二の記録が多重化された信号を分離して再生することができることを表している。
【０１１２】
なお、本実施例では多重記録の信号光と参照光の偏光状態として右円偏光と左円偏光を扱ったが、使用可能な偏光状態はこの限りではない。例えば特許文献９のごとく、参照光の偏光をｐ偏光に固定し、信号光の偏光をｐ偏光状態とｓ偏光状態に変化させて多重記録してもよい。再生時に多重記録された2種類の定在波から生成される再生光の偏光方向が互いに直交していれば、本実施例と同様にそれぞれの定在波に記録された情報を分離して再生することが可能である。
【０１１３】
また、本実施例も実施例２と同様、記録時の信号変調としては位相変調と強度変調いずれか一方の変調であっても構わないし、ＱＡＭのような位相変調値と強度変調値に相関を持った変調方式であっても構わない。
【０１１４】
本実施例の場合も実施例1と同様、構成の一部を使用して再生装置とすることも可能である。具体的には図１７の構成より、位相変調器1202とそのドライバ1201、ビームサンプラ１１１、λ／４板1701、リレーレンズ１１２、ガルバノミラー１１３、対物レンズ１１４、4分割ディテクタ１２５など、記録時のみに使用する構成要素を省略すればよい。
【０１１５】
【非特許文献２】Ｓ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ著、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ」，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ、1992年、ｐ２４３―２４５
【実施例４】
【０１１６】
本実施例は、実施例３における第一の記録と第二の記録を同時に行う別の実施形態である。本実施例の構成図を図２１に示す。この場合、強度変調は強度変調器2101,2102によって行うため、半導体レーザ103は実施例１と同じく一定のピーク強度でパルス発光する。偏光ビームスプリッタ107を反射した光束は軸方位が22.5°に設定されたλ／２板2103によって＋45°直線偏光となった後、偏光ビームスプリッタ2104でｐ偏光成分の透過光とｓ偏光成分の反射光に分割される。ここで透過光と反射光はそれぞれ、ドライバ2105,2106によって駆動される強度変調器2101,2102によって強度変調がなされた後、偏光ビームスプリッタ2107によって再び合波される。ここで、半導体レーザ103としてはマルチモード発振するものを用いており、偏光ビームスプリッタ2104からの透過光と反射光が偏光ビームスプリッタ2107で合波されるまでの光路長差は、半導体レーザ103のコヒーレンス長（本実施例では100μｍ程度）より十分大きく設定されており、合波後のｐ偏光成分とｓ偏光成分の間の位相関係が不定、すなわちコヒーレンスが無い、すなわちインコヒーレントな状態になっている。本実施例では光路長差を8mmとした。合波された後の光束は無偏光ビームスプリッタ109により信号光と参照光に分割され、実施例３と同様に記録媒体115に記録されるが、信号光は無偏光ビームスプリッタ109から出射した直後に位相変調器2108,2109（それぞれドライバ2114,2115により駆動される）を通過し、それぞれｐ偏光成分と、ｓ偏光成分に対する位相変調が行われる。（このような特定の偏光方向に対する位相変調の動作は、電気光学結晶を用いて行うことができる。）また、参照光はミラー対2110,2111によって反射され、このミラー対をアクチュエータ2112によって入射光束の方向に可動とすることで、信号光と参照光の記録媒体115中で集光される箇所における光路長差がほぼゼロになるようにする。このためにアクチュエータ2112は対物レンズ118を駆動するフォーカスエラー信号によって制御され、その変位量は対物レンズ118の変位量の半分になるように設定されている。
【０１１７】
このとき、信号光と参照光はそれぞれ、偏光ビームスプリッタ2104における透過光と反射光が互いにインコヒーレントな状態で合波されたものになっている。但し、記録媒体中の集光箇所においては、信号光、参照光における、偏光ビームスプリッタを透過した光束はともにｐ偏光でありかつコヒーレンスがあり、定在波が発生する。同様に、信号光、参照光における、偏光ビームスプリッタを反射した光束の成分についても、記録媒体中の集光箇所においてともにｓ偏光でありかつコヒーレンスがあるため、定在波が発生する。従って、偏光ビームスプリッタ2104からの透過光による記録が実施例３の第一の記録に対応し、偏光ビームスプリッタ2104からの反射光による記録が実施例３の第二の記録に対応するため、これらの２つの記録動作を同時に行っている。上記透過光、反射光の間に光路長差を発生させたのは、これらの2光束が記録媒体上で干渉するのを避けるためであり、これにより２つの記録動作が互いに干渉しない、理想的な多重記録動作が実現できる。
【０１１８】
また、再生時の動作としては、λ／２板2103の軸方位を0°に設定して偏光ビームスプリッタ2104においてすべての光束が透過するようにし、強度変調器2101での変調を行わない（すなわち光強度の減衰を生じさせない）ように設定するが、他の部分については実施例３と同一である。これによって第一の記録と第二の記録が同時になされた記録媒体115から、これらの記録動作によって記録された情報が同時に再生される。
【実施例５】
【０１１９】
本実施例は、実施例３における第一の記録と第二の記録を同時に行う別の実施形態である。本実施例の構成は図２２に示すとおりである。本実施例においては、記録時に2つの同一波長で発振する半導体レーザ103,2201を同時に発光させて偏光ビームスプリッタ2107によって同軸にする。ここで半導体レーザ103から出射される光束は強度変調器２１０１、位相変調器２１０８によって変調され（第一の記録に相当）、半導体レーザ2202から出射される光束は強度変調器２１０６、位相変調器２１０９によって変調される（第二の記録に相当）。この場合も実施例４と同様、信号光と参照光はそれぞれ、偏光ビームスプリッタ2104における透過光と反射光が互いにインコヒーレントな状態で合波されたものになっている。そして、記録媒体中の集光箇所においては、信号光、参照光における、偏光ビームスプリッタを透過した光束はともにｐ偏光でありかつコヒーレンスがあり、定在波が発生する。同様に、信号光、参照光における、偏光ビームスプリッタを反射した光束の成分についても、記録媒体中の集光箇所においてともにｓ偏光でありかつコヒーレンスがあるため、定在波が発生する。
【０１２０】
また、再生時には半導体レーザ2201は発光させず、半導体レーザ103を発光させる。他の部分の動作については実施例４と同一である。本実施例においては、半導体レーザ103,2201のスペクトル線幅を時間の単位に換算した値が、記録時のパルス発光の発光時間よりも十分短い条件において、これら二つの半導体レーザからの光束の干渉が無視できる。本実施例では中心波長λ＝405nm,線幅Δλ＝0.01nmであり、線幅を時間に換算するとλ＾２／（ｃΔλ）＝５４[ｐｓ]であり（ｃは真空中の高速）、パルス発光の時間約1nsよりも十分短いため、第一の記録と第二の記録の間の干渉が実質的に発生せずに、理想的な多重記録が可能である。
【実施例６】
【０１２１】
本実施例は、直交した偏光状態にある二光束を同一方向から入射して記録し、光利用効率の向上を狙った別の実施形態である。本実施例の構成は図３１に示すとおりである。まず記録時には、強度変調された半導体レーザ１０３からの光束が軸方向0°のλ／２板106を透過し、無偏光ビームスプリッタ109によって透過光である信号光と反射光である参照光とに分割される。信号光は位相変調器1202によって位相変調され、リレーレンズ112、偏光ビームスプリッタ2302、軸方向が45°のλ/4板2303、ダイクロイックミラー117を透過し、対物レンズ118によって記録媒体115中に集光される。一方参照光は、軸方向が45°のλ／２板2301、リレーレンズ116を通過後、偏光ビームスプリッタ2302により信号光と同軸となった後、信号光と同様に記録媒体115に集光される。また、サーボ光は実施例１等と同様に参照光と同軸となって記録媒体115中に集光される。ここで記録媒体中の様子は図24のようになっている。信号光は記録媒体中の所定の位置に集光され、参照光は記録媒体に設けられた反射面によって反射された後に、信号光と同一の場所に集光される。また、サーボ光は実施例１等と同様に記録媒体に設けられたサーボ面に集光される。このようにして、実施例３と同様に、信号光と参照光の集光位置にデータ記録を行うことが可能である。また、多重記録を行うため。λ／４板2303の軸方向を45°と135°の二通りに切り替え、それぞれの設定角において別のデータを記録する。
【０１２２】
再生時は、λ／２板106の軸方向を22．5°に設定し、偏光ビームスプリッタ107によって強度の等しいｐ偏光の透過光とｓ偏光の反射光とに分割する。透過光は無偏光ビームスプリッタ109によってに透過光と反射光とに分割され、それぞれ記録時と同様に記録媒体中の記録箇所に集光される。ただし、リレーレンズ116の調整により、透過光と反射光のいずれも記録媒体中の反射面を反射せずに、記録箇所に直接集光される。すると、反射光と透過光がそれぞれ多重記録された2種類のデータに対する再生光を発生するため、実施例３と同様にこれらの再生光を検出することにより、多重化されたデータを同時に再生することが可能である。
【０１２３】
本実施例の構成では記録時の参照光と信号光の直交が偏光している点が従来技術（例えば特許文献８）と異なり、信号光と参照光を偏光ビームスプリッタ2302によって合波することで記録時の光利用効率を高めることが可能である。
【実施例７】
【０１２４】
本実施例は、上記実施例とは異なる種類の記録媒体から、偏光多値変調された再生光を得て検出する別の実施例である。本実施例の構成は図３１となっており、実施例１における記録のみに必要な箇所を省略した形になっている。記録媒体は図６に示される実施例１の記録媒体の構造において、定在波が記録される箇所に、代わりに文献Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｖｏｌ．１6，Ｎｏ．１３、９６２２に示されているものと同様のＶ溝状ピットが配列された記録層が存在する。このＶ溝状ピットに円偏光の光を集光して照射すると、Ｖ溝の方向に長軸もしくは短軸を有する楕円偏光が再生光として得られる。実際の再生の動作としては、半導体レーザ103から出射された光束を、偏光ビームスプリッタ107と無偏光ビームスプリッタ109の間に挿入された図示しないλ／４板によって円偏光とし、記録媒体115に集光して照射し、再生光として生成される反射光を検出光学系128,129で実施例１と同様に検出する。信号処理部141では図29のブロック図で示される演算を施され、出力としてＶ溝の角度（再生光の楕円偏光の長軸角度に一致）を出力信号として得る。この演算において、ｐ偏光とｓ偏光の電場Ｅ１，Ｅ２、位相φ１、φ２より楕円偏光の長軸角度を得るために、ストークスパラメータｓ１、ｓ２を演算により求め、これらの比と符号の正負から長軸角度を演算している。この原理はＭａｘ  Ｂｏｒｎ,  Ｅｍｉｌ  Ｗｏｒｆ著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ of Optics」7版、Cambridge University Press、１９９９、ｐ24-33  に記載されている。
【０１２５】
【非特許文献３】Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｖｏｌ．１6，Ｎｏ．１３、９６２２
【非特許文献４】Ｍａｘ  Ｂｏｒｎ,  Ｅｍｉｌ  Ｗｏｒｆ著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ of Optics」7版、Cambridge University Press、１９９９、ｐ24-33
【実施例８】
【０１２６】
本実施例は、実施例３とは別の記録媒体より、偏光多重記録された再生信号を得る別の実施例である。本実施例の構成は実施例７と同様に図２８に示される。記録媒体は図６に示される実施例１の記録媒体の構造において、定在波が記録される箇所に、代わりに文献Ｐｅｔｅｒ  Zijlstra, et al., Ｎａｔｕｒｅ  ４５９、４１０―４１３に示されているものと同様の、金のナノ粒子が配列された記録層が存在する。この記録媒体は偏光多重記録されており、再生時にｐ偏光を照射する場合とｓ偏光を照射する場合とで別々の強度変調信号が得られる。実際の再生の動作としては、半導体レーザ103から出射された光束を、偏光ビームスプリッタ107と無偏光ビームスプリッタ109の間に挿入された図示しないλ／２板によって＋45度直線偏光とし、記録媒体115に集光して照射し、再生光として生成される反射光を検出光学系128,129で実施例３と同様に検出する。信号処理部141では図18において位相の演算を省略したものを用い、ｐ偏光成分の強度変調信号とｓ偏光成分の強度変調信号を別々に出力する。すなわち、記録媒体に照射される光のｐ偏光成分とｓ偏光成分がそれぞれ異なる強度変調をされ、これを分離して検出しており、偏光多重記録されたデータを一括して再生することが可能である。
【０１２７】
【非特許文献５】Ｐｅｔｅｒ  Zijlstra, et al., Ｎａｔｕｒｅ  ４５９、４１０―４１３
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明により、大容量と高い転送速度を両立した光情報記録再生装置の提供が可能となり、大容量ビデオレコーダや、ハードディスクデータバックアップ装置、保存情報アーカイブ装置など、幅広い産業応用が期待できる。
【符号の説明】
【０１２９】
101：マイクロプロセッサ、102：ドライバ、103：半導体レーザ、104：ドライバ、105：コリメートレンズ、106：λ／２板、107：偏光ビームスプリッタ、108：偏光変調器、109：無偏光ビームスプリッタ、110：符号化回路、111：ビームサンプラ、112：リレーレンズ、113：ガルバノミラー、114：対物レンズ、115：記録媒体、116：リレーレンズ、117：ダイクロイックミラー、118：対物レンズ、119：半導体レーザ、120：ドライバ、121：コリメータ、122：偏光ビームスプリッタ、123：λ／４板、124、125：4分割ディテクタ、126：λ／２板、127：偏光ビームスプリッタ、128、129：検出光学系、130：無偏光ビームスプリッタ、131：λ／２板、132：ウォラストンプリズム、133、138、139、140：差動検出器、134、135：フォトダイオード、136：λ／４板、137：ウォラストンプリズム、141：デジタル信号処理回路、201：λ／２板、202：電気光学素子、203：λ／４板、801：複素電場演算回路、802：符号判別回路、803：偏光角演算回路、900：検出光学系、901、902：無偏光ビームスプリッタ、903、904：位相板、905、906、907：偏光子、908、909、910：検出器、1101：ミラー、1201：ドライバ、1202：位相変調器、1501：位相演算回路、1502：強度演算回路、1701、1702、1703：λ／４板、2101、2102：強度変調器、2103：λ／２板、2104：偏光ビームスプリッタ、2105、2106：ドライバ、2107：偏光ビームスプリッタ、2108、2109：位相変調器、2110、2111：ミラー、2112：アクチュエータ、2114、2115：ドライバ、2201：半導体レーザ、2202：ドライバ、2203：コリメートレンズ、2204：λ／２板、2205：ドライバ、2301：λ／２板、2302：偏光ビームスプリッタ、2303：λ／４板、2501: 光源、2502：空間光変調器、2503：記録媒体、2504：イメージセンサ、2701：無偏光ビームスプリッタ、2702：偏光ビームスプリッタ、2703、2704：ＣＣＤカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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